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ESTUDIO DE

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS EN UN TRAMO DEL RIO GRANDE DE

ARECIBO CERCA DE UTUADO, PUERTO RICO

Preparado por Stormwater Associates Ferdinand Quiñones, PE

30 de noviembre de 2006

Estudio Transporte de Sedimentos en un Tramo del Río Grande de Arecibo Aguas Abajo de Utuado Noviembre 2006 i

TABLA DE CONTENIDO

Tabla de Contenido ........................................................................................................... i

Resumen Ejecutivo ......................................................................................................... iv

1.0 Introducción y Propósito del Estudio ......................................................................... 1

2.0 Descripción del Área del Estudio .............................................................................. 3

2.1 Localización Específica ...................................................................................... 3

2.2 Clima y Topografía ............................................................................................. 6

2.3 Geología y Suelos .............................................................................................. 7

2.4 Hidrografía e Hidrología ................................................................................... 11

3.0 Métodos y Procedimientos para la Determinación del Transporte de

Sedimentos en el Tramo de la Actividad .......................................................... 14

3.1 Datos de Campo del USGS ............................................................................. 14

3.2 Calibración del Modelo GStars ........................................................................ 16

4.0 Colección y Análisis de Datos Adicionales ............................................................. 17

4.1 Datos de Campo .............................................................................................. 17

4.2 Análisis de los Datos de Campo y del USGS ................................................... 21

4.3 Aplicación y Calibración del Modelo GStars .................................................... 29

4.3.1 Versión y Aplicabilidad de GStars .......................................................... 30

4.3.2 Calibración de GStars ............................................................................ 32

4.3.3 Resultados de la Calibración y Cómputos con GStars........................... 36

4.3.4 Evaluación de Posibles Impactos en el Fondo del Canal ....................... 39

5.0 Análisis de los Resultados ...................................................................................... 46

5.1 Resultados de los Datos de la Estación del USGS .......................................... 46

5.2 Estimados Obtenidos con GStars .................................................................... 47

6.0 Conclusiones y Recomendaciones ......................................................................... 48

7.0 Limitaciones del Estudio ......................................................................................... 50

8.0 Bibliografía .............................................................................................................. 51

9.0 Apéndices ............................................................................................................... 51

Estudio Transporte de Sedimentos en un Tramo del Río Grande de Arecibo Aguas Abajo de Utuado Noviembre 2006 ii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Fotografía Aérea del Tramo del Río Grande de Arecibo

donde se propone extraer material ................................................................ 2

Figura 2. Mapa topográfico de la localización del tramo de la Actividad ......................... 5

Figura 3. Perfil del fondo del cauce y el agua en el tramo del RGA propuesto

para la Actividad ............................................................................................. 5

Figura 4. Diagrama de la ubicación de la estación 50024950 operada por el

USGS en el tramo de la Actividad .................................................................... 6

Figura 5. Lluvia promedio en la cuenca superior del RGA aguas arriba de

Utuado y el tramo de la Actividad .................................................................... 7

Figura 6. Geología general en la cuenca superior del RGA ............................................ 8

Figura 7. Suelos generales en la cuenca superior del RGA ......................................... 10

Figura 8. Ríos y embalses en la cuenca superior del RGA ........................................... 12

Figura 9. Depósitos de arena, grava y cienos en el tramo de la Actividad

cerca de la secciones transversales 3 y 22 .................................................... 18


cerca de la secciones transversales 23 y 32 ............................................... 19

Figura 11. Ubicación aproximada de las secciones transversales definidas

en el tramo de la Actividad en el RGA ......................................................... 20

Figura 12. Flujo Promedio Diario en la Estación Operada por el USGS en el

Tramo del Río Grande de Arecibo donde se Propone la Actividad .............. 21

Figura 13. Relación entre el flujo de agua y la concentración de

sedimentos suspendidos en el tramo de la Actividad

en la estación 50024950 en el Río Grande de Arecibo ................................ 23

Figura 14. Descarga diaria de sedimentos suspendidos (SS) en la estación

50024950 en el RGA, ubicada en el tramo de la Actividad .......................... 24

Figura 15. Descarga de sedimentos suspendidos en la estación

50024950 durante la creciente de septiembre 22 de 1998 .......................... 25

Figura 16. Niveles aproximados de la inundación con intervalo de

recurrencia de 100 años en el tramo de la Actividad ................................... 32

Estudio Transporte de Sedimentos en un Tramo del Río Grande de Arecibo Aguas Abajo de Utuado Noviembre 2006 iii

Figura 17. Distribución del particulado en muestras del material de fondo

en las secciones transversales 1, 3 y 12 del tramo del cauce del

Río Grande de Arecibo propuesto para la Actividad ..................................... 35

Figura 18. Curva de transporte de sedimentos totales (TS) derivada con

GStars para la sección 9A del tramo de la Actividad ................................... 37

Figura 19. Resultados de las simulaciones con GStars de las condiciones

en el canal del RGA ilustrando el cambio en volumen en la

sección 9A en condiciones de equilibrio sin remoción de

sedimentos en el lecho del río ..................................................................... 43



sección 9A cuando se remueve un (1) metro (3.281 pies) de

sedimentos del lecho del río ........................................................................ 44

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Características principales de los embalses en la cuenca

del Río Grande de Arecibo comparados con Dos Bocas .................................. 4

Tabla 2. Clasificación de Maddock para estimar el arrastre (“bedload”)

de sedimentos en ríos ..................................................................................... 26

Tabla 3. Descargas anuales de sedimentos suspendidos en la estación

50024950 operada por el USGS en el tramo de la Actividad .......................... 27

Tabla 4. Regresiones utilizadas para estimar los flujos picos para las

recurrencias de 2, 10, 25, 50, y 100 años en la estación 50024950 ............... 33

Tabla 5. Descargas de sedimentos totales (TS) estimadas con el

modelo GStars para frecuencias variadas en la sección 9A

del tramo del RGA donde se propone la Actividad ......................................... 36

Tabla 6. Estimados de la descarga de sedimentos totales (TS) obtenidos

con GStars en la sección 9A del tramo de la Actividad en el RGA ................. 39

Estudio Transporte de Sedimentos en un Tramo del Río Grande de Arecibo Aguas Abajo de Utuado Noviembre 2006 iv

RESUMEN EJECUTIVO

Este informe resume el “Estudio de Transporte de Sedimentos en un Tramo del Río Grande

de Arecibo cerca de Utuado” llevado a cabo por Constructora ORAMA, S.E.. (ORAMA)

como parte de la Declaración de Impacto Ambiental (DIA) para el proyecto “Extracción de

Materiales de un Tramo del Río Grande de Arecibo (RGA) cerca de Utuado”. ORAMA

propone al Departamento de Recursos Naturales y Ambientales (DRNA) extraer hasta

1,000 metros cúbicos por día de grava, arena, y cienos que son depositados en el cauce

del RGA por crecientes periódicas. El tramo donde se propone la extracción (Actividad)

tiene aproximadamente 7,000 metros de longitud, extendiéndose aguas abajo de la zona

urbana de Utuado hasta el remanso del Embalse Dos Bocas. Los sedimentos en el tramo

del proyecto fluyen desde la cuenca superior del RGA hasta el Embalse Dos Bocas,

contribuyendo a la sedimentación de este importante cuerpo de agua.

El estudio incluyó la determinación del régimen de transporte de sedimentos en el tramo

del RGA donde se propone el proyecto. Se utilizaron dos métodos independientes para

estimar la cantidad de sedimentos totales que transporta el RGA en el tramo del proyecto.

1. El primer método utilizó datos de flujo de agua y concentraciones de sedimentos

suspendidos determinados por el Servicio Geológico Federal (USGS) en la estación

50024950, que ubica en el tramo propuesto para la Actividad. La estación cuenta

con siete (7) años de datos de flujo continuo y descarga promedio diaria de

sedimentos suspendidos. Los sedimentos totales se determinaron estimando el

arrastre (“bedload”) en el cauce, el cual se añadió al cómputo anual de sedimentos

suspendidos.

2. El segundo método utilizó el modelo de transporte de sedimentos GStars,

desarrollado en el 2006 por el US Bureau of Reclamation (BUREC) para condiciones

variadas de canales naturales y artificiales. El modelo se calibró con datos de

campo, incluyendo secciones transversales, perfiles hidráulicos, y tamaño de los

materiales en el fondo del cauce. GStars también se utilizó para simular los posibles

efectos de la extracción de hasta un (1) metro de los materiales depositados por

crecientes en el fondo del cauce.

Los resultados del estudio fueron los siguientes:

Estudio Transporte de Sedimentos en un Tramo del Río Grande de Arecibo Aguas Abajo de Utuado Noviembre 2006 v

1. Los cálculos con los datos de la estación del USGS establecen que el promedio del

transporte de sedimentos totales en el tramo del proyecto desde 1997 al 2004 fue de

474,200 toneladas por año (t/a), variando desde un mínimo de 125,480 t/a en 1977 a

un máximo de 1,158,922 t/a en 1998. La mayor parte de los sedimentos son

transportados durante crecientes, y depositados en diferentes segmentos del tramo.

La creciente de septiembre 22 de 1998 inducida por el huracán Georges contribuyó

el 70 % de la descarga anual de sedimentos totales medidos en el tramo del

Proyecto.

2. Los cálculos con el modelo GStars estimaron el transporte de sedimentos en

aproximadamente 457,600 t/a, muy similar al promedio obtenido de los cálculos con

los datos del USGS. La descarga pico para una creciente con una magnitud de

67,000 pies cúbicos por segundo (pcs) también fue similar a la calculada por el

USGS para la creciente de septiembre 22 de 1998. El análisis de posibles cambios

en el canal como consecuencia de la extracción de hasta un (1) metro de los

materiales depositados en el cauce, concluyó que la remoción neta sería mínima.

Esto se debe a que los sedimentos en el cauce fluyen a través del tramo en un

“equilibrio dinámico” de transporte y deposición. Grandes cantidades de materiales

son erosionados de las rocas areniscas entre Adjuntas y Utuado, y transportados por

el RGA hacia el tramo del proyecto y el Embalse Dos Bocas. Cada creciente

contribuye nuevas cargas de sedimento que reemplazan las que son removidas

hacia el embalse.

El estudio concluye que la extracción de los materiales del tramo del RGA aguas abajo de

Utuado contribuiría a disminuir hasta en un 25 % la tasa anual de sedimentación del

Embalse Dos Bocas. Debido a la gran importancia de este embalse para el

Superacueducto de la Costa Norte, la extracción de materiales según propuesta sería de

gran beneficio al bien público.

Estudio Transporte de Sedimentos en un Tramo del Río Grande de Arecibo Aguas Abajo de Utuado Noviembre 2006 1

1.0 Introducción y Propósitos del Estudio

La empresa Constructora Orama. SE (ORAMA) propone extraer material del

cauce del Río Grande de Arecibo (RGA) en un tramo que comienza aguas abajo

de la zona urbana de Utuado hasta la vecindad del remanso del Embalse Dos

Bocas (Figura 1). ORAMA propone la extracción de hasta 800 metros cúbicos

por día de materiales acumulados por las crecientes del RGA en un tramo de

aproximadamente 5 kilómetros (Km.) entre Utuado y el Embalse Dos Bocas. La

extracción propuesta se define de aquí en adelante como la “Actividad”.

La extracción de materiales de la corteza terrestre en Puerto Rico, incluyendo

del cauce de los ríos, es reglamentada por el Departamento de Recursos

Naturales y Ambientales (DRNA). El DRNA requiere preparar una Declaración

de Impacto Ambiental (DIA) para evaluar los impactos ambientales potenciales

de extracciones de materiales de los cauces de los ríos, según propuesto por

ORAMA cerca de Utuado. El DRNA, como parte de la DIA, requiere que se

lleven a cabo estudios y análisis para determinar los efectos morfológicos de

extracciones en el cauce del río a impactarse, incluyendo definir el transporte de

sedimentos y el potencial para erosión en el tramo a ser afectado.

Este informe resume los resultados del “Estudio de Transporte de

Sedimentos en un Tramo del Río Grande de Arecibo cerca de Utuado”

llevado a cabo como parte de la DIA Preliminar (DIAP) para la Actividad según

propuesta. El estudio analiza el transporte de sedimentos presentes en el tramo

del RGA donde se propone la Actividad. En el análisis se utilizaron datos de

transporte de sedimentos generados por el U.S. Geological Survey (USGS) de

medidas de flujo y concentraciones de sedimentos suspendidos (SS) en la

estación 50024950, ubicada en el tramo propuesto para la Actividad. Además,

se utilizó el modelo matemático de transporte de sedimentos GStars (U.S.

Bureau of Reclamation, 2006) para estimar las descargas de sedimentos totales

(ST) para crecientes de magnitud variada y cambios morfológicos potenciales en

el cauce debido a las extracciones de materiales propuestas.


Figura 1. Tramo del Río Grande de Arecibo cerca de Utuado donde se

propone la Actividad.

Dos Bocas

Utuado

Tramo del Río Grande

de Arecibo


2.0 Descripción del Área del Estudio

Las siguientes secciones del informe describen brevemente la localización de la

Actividad, así como el clima, la topografía, la geología, los suelos, y la

hidrografía de la parte superior de la cuenca del RGA. Estas características son

los factores principales que afectan el transporte de sedimentos en dicha zona

de la cuenca del RGA. Estos parámetros, combinados con información sobre la

geometría, granulometría, y el perfil del tramo propuesto para la Actividad, son

esenciales para la calibración del modelo matemático (GStars) utilizado para

estimar la descarga total de sedimentos (TS).

2.1 Localización Específica

El tramo propuesto para la Actividad está localizado en la parte superior del

RGA, en la Región Central de Puerto Rico (Figura 2). El RGA es formado por

varios tributarios que se originan en la Cordillera Central en terrenos de los

municipios de Adjuntas y Utuado, incluyendo los ríos Vacas, Cidras, Pellejas, y

Viví, así como un gran número de quebradas menores. El RGA discurre hacia el

sur a través de las zonas urbanas de Adjuntas y Utuado, descargando

eventualmente al Embalse Dos Bocas. Segmentos de los ríos Vacas, Pellejas y

Viví han sido represados por la Autoridad de Energía Eléctrica (AEE) como parte

del sistema hidroeléctrico del RGA. Los embalses Viví, Pellejas, Adjuntas y

Jordán son de capacidad menor (Tabla 1), y están conectados por una serie de

túneles y canales que permiten descargar cantidades moderadas de agua hacia

Dos Bocas. El Embalse Garzas, cuya área de captación es también menor,

descarga agua hacia la Región Sur para abastecer el sistema de agua potable

que suple a Peñuelas y Tallaboa. La acumulación de sedimentos ha reducido la

capacidad de estos embalses a una fracción de la original, según se ilustra en la

Tabla 1. El almacenamiento de agua en estos embalses es menor en

comparación con los picos durante crecientes en los tributarios indicados y el

RGA. En general, durante crecientes los sedimentos transportados por los ríos

indicados fluyen aguas abajo hacia Utuado y Dos Bocas, ya que la capacidad de


los embalses Pellejas, Viví y Jordán se ha reducido drásticamente.

Tabla 1. Características principales de los embalses en la cuenca

del Río Grande de Arecibo comparados con Dos Bocas.

AREA CAPACIDAD CAPACIDAD

AÑO CAPTACION INICIAL ACTUAL

EMBALSE TERMINADA (MILLAS EMBALSE ESTIMADA

CUADRADAS) (ACRES-PIES) (ACRES-PIES)

ADJUNTAS 1950 14.70 465 100

DOS BOCAS 1942 170.00 30,400 13,200

GARZAS 1943 6.25 4,700 4,060

PELLEJAS 1950 8.50 152 100

VIVI 1950 6.50 277 100

Fuente: DRNA, 2004

El tramo propuesto para la Actividad discurre a través de terrenos en los barrios

Río Abajo, Salto Abajo, y Sabana Grande de Utuado (Figura 2). El Río Cagüana

es el tributario principal al RGA en el tramo propuesto para la Actividad, además

de varias quebradas menores. Como se presenta más adelante, las

contribuciones de flujo y sedimentos del Río Cagüana y las quebradas tributarias

son menores en comparación con el RGA. El perfil del tramo utilizado en el

análisis de transporte de sedimentos (que incluye un tramo desde el norte de la

zona urbana de Utuado) es moderado, con un promedio de 0.004 metros/metro

(m/m) de longitud (Figura 3). La parte superior del tramo exhibe un perfil más

empinado (0.01 m/m) que el segmento inferior cercano a Dos Bocas (0.002

m/m). Es lógico que las velocidades del agua en el cauce son mayores en el

tramo con la pendiente mayor, y que el transporte de sedimentos es más activo

en este tramo. Las inspecciones de campo reflejan que los sedimentos en la

parte superior del tramo se precipitan en zonas donde la velocidad se reduce, tal

como en curvas agudas. En comparación, en el tramo inferior, los sedimentos

aparentan estar distribuidos más uniformemente. La estación 50024950 (Río

Grande de Arecibo below Utuado) operada por el USGS se encuentra aguas

abajo de la confluencia del Río Cagüana con el RGA, a un tercio del tramo

aguas abajo desde el Utuado (Fig. 4).


Figura 2. Localización del tramo de la Actividad propuesta.

Figura 3. Perfil del fondo del cauce y el agua en el tramo del RGA

utilizado para el cálculo de trasporte de sedimentos.

Fuente: Agrimensura 2006

PENDIENTE DEL CAUCE Y NIVEL DEL AGUA, PIE/PIE

280.00

300.00

320.00

340.00

360.00

380.00

400.00

0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 22,000 24,000 26,000

DISTANCIA AGUAS ABAJO DESDE LA SECCION 1, EN PIES

EL

EV

AC

ION

SN

M, P

IES


Figura 4. Ubicación de la estación 50024950 operada por el USGS en el

tramo de la Actividad

Fuente: USGS, 2006

2.2 Clima y Topografía

El área de la Actividad está ubicada en las pendientes norte de la Cordillera

Central, cerca de la zona donde comienzan las rocas calizas de la Región Norte.

En esta zona, la lluvia es abundante, con promedios anuales que varían desde

100 pulgadas en las cimas de las montañas en Adjuntas hasta 70 pulgadas en la

vecindad de Utuado (NWS, 2006, Figura 5). Las elevaciones del terreno en la

zona varían desde 450 metros sobre el nivel del mar (msnm) en las cimas de los

montes al este y oeste del cauce, hasta 90 msnm en el cauce propio del río

(USGS, 1957, Figura 2). Hacia el sur y la zona montañosa de Utuado y

Adjuntas, las elevaciones del terreno alcanzan hasta 800 msnm. Los terrenos

en las montañas exhiben pendientes agudas, frecuentemente excediendo el 20

Río Cagüana

Río Cagüana

Río Grande de Arecibo

Tramo de la Actividad


porciento. Estas pendientes agudas del terreno, conjuntamente con la

intensidad de las lluvias y las características de los suelos, promueven tasas

elevadas de erosión en las laderas de las montañas. Los suelos erosionados

son transportados aguas abajo por la escorrentía hasta descarga a Dos Bocas.

Figura 5. Lluvia promedio en la cuenca superior del RGA aguas arriba de

Utuado y el tramo de la Actividad.

Fuente: NWS, 2006

2.3 Geología y Suelos

La geología de la zona de Utuado y la vecindad de la Actividad consiste de dos

grupos litológicos principales. Estas unidades incluyen rocas volcánicas e

intrusivas hacia el sur y sureste, y depósitos marinos calcáreos hacia el oeste-

noroeste (USGS, 1997). Depósitos aluviales (Qa), formados principalmente por

arena, grava y fragmentos angulares de rocas de menor tamaño, ocurren en el

valle del RGA y los ríos menores de la zona. Las rocas volcánicas hacia el sur-


suroeste (al sur de Utuado y hacia Adjuntas) son predominantemente residuos

de cuarzo y granodioritas del Batolito de Utuado. Estas rocas intrusivas son

frágiles y se erosionan con facilidad, produciendo grandes cantidades de arena y

grava. Estos materiales son arrastrados hacia las quebradas y ríos de la zona

por la escorrentía superficial. Los depósitos calcáreos hacia el oeste-noroeste

son primordialmente mezclas no-consolidadas de la Formación San Sebastián,

incluyendo depósitos de derrumbes de las laderas de la Formación Lares, de

rocas calizas consolidadas (Monroe, 1962). Estos materiales incluyen barros,

arenas y residuos calizos. Los depósitos aluviales, con espesores menores de

10 pies resultan de la erosión en la zona de Adjuntas, donde predominan las

rocas intrusivas del Batolito de Utuado (Figura 6).

Figura 6. Geología general en la cuenca superior del RGA.

Fuente: USGS, 1957

TKp- Rocas intrusivas

(cuarzodiorita, diorite,

granodiorita, apilita y porfirita

TKv- Rocas volcánicas

y sedimentarias

Tm, Tlf y Ts - Rocas calizas

del Mioceno y Oligoceno


En la zona de Utuado los suelos principales son formados primordialmente por

barros; arcillas y residuos de rocas volcánicas e intrusivas en las laderas sur;

residuos calizos hacia el norte; y aluvión en los valles de los ríos y quebradas.

Los estudios del Servicio Federal de Conservación de Recursos (NRCS, 2006)

establecen que las series de suelos que predominan en el área de la Actividad

incluyen las siguientes series (Figura 7):

1. Humatas (HmF), series de suelos formados por mezclas de barro en

laderas empinadas (pendientes desde 20-40 porciento), de baja

permeabilidad y relativamente poco fértiles, que ocupan el 20.6 de los

suelos en la zona.

2. Lirios (LcE2), suelos formados por mezclas de barros y arcillas, de baja

permeabilidad y poca fertilidad, que ocupan el 20.4 porciento del área.

3. Pellejas (PeF), mezclas de barro y arcilla en las laderas de las lomas, de

baja permeabilidad y fertilidad moderada, que ocupan el 13.9 de los

terrenos.

4. Múcara (MuF), suelos formados por barros en laderas empinadas, de

permeabilidad y fertilidad moderada, que ocupan el 10.7 de la zona.

5. Soller (SrF), afloramientos de rocas desprovistas de suelos granulados u

orgánicos, primordialmente formados por rocas calizas, que predominan

en las cimas de los montes, ocupando el 10.2 por ciento del área.

El fondo del cauce del tramo del RGA donde se propone la Actividad es formado

por rocas induradas de origen volcánico. Depósitos de arena, grava, y cienos

finos descansan sobre las rocas en segmentos del cauce. Estos depósitos son

“transitorios”, ya que son transportados por las frecuentes crecientes en el RGA

desde la parte alta de la cuenca en Adjuntas y al sur de Utuado. Existe lo que

puede denominarse como un equilibrio dinámico de deposición y transporte de

sedimentos de un lugar a otro. El material que una creciente deposita en el

tramo de la Actividad es removido por la siguiente creciente, fluyendo aguas

abajo hasta eventualmente descargar al Embalse Dos Bocas. Nuevo material es

transportado al tramo por otras crecientes, depositándose a lo largo del mismo.


Figura 7. Suelos generales en la cuenca superior del RGA.


2.4 Hidrografía e Hidrología

La cuenca superior del RGA es drenada por una red de quebradas y riachuelos

que forman varios tributarios principales. Estos tributarios incluyen a los ríos

Vacas, Cidra, Viví, Pellejas, y Adjuntas, entre otros (Figura 8). Los tributarios

desembocan en el cauce principal del RGA en la vecindad de Adjuntas y al sur

de Utuado. Las lluvias copiosas e intensas en la región inducen escorrentías

abundantes la mayor parte del tiempo en los tributarios y el RGA. Lluvias de

hasta 30 pulgadas en 24 horas pueden ocurrir en esta parte de la cuenca

(Torres-Sierra, 2002), resultando en inundaciones severas a lo largo del cauce.

Las inundaciones del 22 de septiembre de 1988, inducidas por las lluvias

ocasionadas por el Huracán Georges, resultaron en una descarga pico histórica

de aproximadamente 76,000 pies cúbicos por segundo (pcs) en la estación

hidrográfica 50024950 operada por el USGS en el tramo propuesto para la

Actividad (Torres-Sierra, 2002). Los datos de flujo y concentraciones de

sedimentos suspendidos determinados por el USGS en dicha estación desde

1996, documentan inundaciones frecuentes que resultan en descargas de

grandes cantidades de sedimentos en los tributarios y el RGA. Estos

sedimentos se acumulan en el tramo de la Actividad hasta ser eventualmente

descargados al Embalse Dos Bocas.

En el tramo donde se propone la Actividad varios ríos y quebradas de menor

importancia fluyen al RGA, siendo el principal el Río Cagüana, que descarga al

cauce principal aproximadamente cinco (5) Km. aguas abajo de la zona urbana

de Utuado (Figura 4). Sin embargo, el área de captación de este río en su

confluencia con el RGA es de solamente 4.5 millas cuadradas (mi2), lo que

representa solamente el 6.8 porciento del área que drena el RGA en la estación

50024950 (65.6 mi2). La confluencia del Río Cagüana con el RGA ocurre luego

de transcurrido un tercio del tramo de la Actividad. La contribución de

sedimentos del Río Cagüana al cauce del RGA y el tramo de la Actividad no se

consideró significativa debido a su pequeña área de captación y la naturaleza de


los suelos que drena. Estos suelos sobre rocas volcánicas y calcáreas son

menos susceptibles a erosión que los que se encuentran aguas arriba de Utuado

y Adjuntas, donde predominan suelos areniscos derivados de granodiorita y

rocas similares.

Figura 8. Ríos y embalses en la cuenca superior del RGA.

Fuente: USGS Data Report, 2004

Como se indicara anteriormente, el Embalse Dos Bocas es uno de los más

importantes en Puerto Rico. El embalse, propiedad de la AEE, es fuente de

energía hidroeléctrica a esta corporación pública, pero más importante aún, es la

fuente de agua al Superacueducto de la Costa Norte. El Superacueducto suple


hasta 100 millones de galones de agua por día a la Región Norte-Central de la

Isla. Los estudios del USGS sobre la sedimentación de Dos Bocas han

establecido que Dos Bocas sufre una tasa de sedimentación acelerada,

reduciéndose su capacidad actual a aproximadamente el 44 porciento de la

original (USGS, 1997; DRNA, 2004). La mayor parte de estos sedimentos

provienen de la cuenca del RGA, ya que los sedimentos que se descargan

desde la cuenca del Río Caonillas se retienen casi en su totalidad en el Embalse

Caonillas. Datos del USGS y el DRNA sugieren que será necesario dragar a

Dos Bocas en los próximos 15-20 años, para mantener la viabilidad del embalse

de suplir toda el agua que necesita el Superacueducto. La necesidad de dragar

a Dos Bocas pudiera acelerarse de ocurrir uno o más huracanes que resulten en

lluvias y crecientes significativas en la cuenca del RGA, lo que aceleraría la

sedimentación del embalse. La remoción de sedimentos que ahora fluyen a Dos

Bocas, como se propone en la Actividad, reduciría la tasa de sedimentación del

embalse.


3.0 Métodos y Procedimientos para la Determinación del

Transporte de Sedimentos en el Tramo de la Actividad

El estudio de transporte de sedimentos incluyó análisis independientes con

datos de campo y generados por el modelo matemático para definir transporte

de sedimentos totales (TS) denominado GStars. Afortunadamente, la operación

de la estación 50024950 por el USGS provee datos de flujos y concentraciones

de sedimentos suspendidos que independientemente pueden utilizarse para

estimar el régimen de transporte de sedimentos totales en el tramo de la

Actividad. Luego, utilizando datos de campo de la geometría del canal, el

tamaño del particulado en el fondo del cauce, y regresiones matemáticas

derivadas por el USGS sobre la magnitud de flujos para diferentes frecuencias,

se calibró el modelo GStars.

3.1 Datos de Campo del USGS: Los datos de flujo de agua y concentraciones

de sedimentos suspendidos (SS) se obtuvieron de la estación operada por

el USGS en el tramo de la Actividad (estación 50024950, Río Grande de

Arecibo below Utuado, Figuras 4 y 8).

1. En esta estación el USGS determina desde 1998 el flujo promedio

diario y toma muestras diarias de sedimentos suspendidos (SS).

Estos datos se publican en los informes anuales del USGS (Water

Resources Data for Puerto Rico, 1998-2004).

2. Las muestras de SS se toman en dicha estación con un instrumento

automático, que tiene la capacidad de tomar muestras múltiples

durante crecientes. Además de las muestras con el instrumento, se

toman muestras manuales periódicas para validar las del instrumento.

Las muestras se analizan en los laboratorios del USGS para

determinar la concentración de SS (en miligramos por litro, mg/L). El


USGS también analiza periódicamente el tamaño de las partículas de

sedimentos en las muestras.

3. Utilizando los flujos promedios diarios (denominados “Q”) y los valores

diarios promedios de concentraciones de sedimentos suspendidos

(SS), ambos obtenidos por el USGS en la estación indicada, se

calculó la descarga promedio diaria de SS en toneladas por día (t/d).

Durante crecientes, muestras múltiples permiten calcular un promedio

diario “pesado” que toma en cuenta el Q incremental y la

concentración en aumento de SS. Los datos diarios permiten estimar

la descarga anual de SS que fluye en el punto de la estación. Luego

de un número de datos estadísticamente significativos, es posible

estimar la descarga promedio anual de SS que fluye por el canal del

RGA en la estación.

4. Generalmente el USGS no toma muestras del material del fondo del

canal, ni se mide el sedimento de “arrastre” en dicho fondo

(denominado “bedload, BL”). La descarga anual de SS más el BL

provee un estimado de la descarga total de sedimentos, denominada

TS (TS=SS+BL). En ausencia de datos medidos sobre el BL, se

pueden utilizar datos empíricos de la literatura donde se estima el BL

como una fracción del TS, basado en estudios en cauces que

transportan materiales de diferentes tamaños (Colby, 1965; Murdock,

1972). En el tramo de la Actividad, el TS se estimó utilizando los

datos de SS computados por el USGS y estimando el BL de guías


provistas por Murdock (1975).

3.2 Calibración del Modelo GStars: La cantidad total de sedimento (TS)

transportado en la vecindad de la estación del USGS para las condiciones

actuales y propuestas se estimaron también mediante la calibración del

modelo matemático de transporte de sedimentos GStars (Yang, 2006).

GStars es recomendado por el “U.S. Bureau of Reclamation (BUREC)” para

condiciones similares a las del tramo de la Actividad. El modelo permite

estimar la descarga total de sedimentos (TS) y evaluar posibles cambios en

la morfología del canal luego de la extracción propuesta de materiales en el

tramo de la Actividad. La selección de GStars obedeció al régimen de

transporte de sedimentos en el tramo de la Actividad. Como se indicara

anteriormente, en el tramo se depositan transitoriamente materiales

arrastrados por las crecientes frecuentes en el RGA. La Actividad propone

extraer parte del material que se deposita, sin “minar” o alterar el cauce

natural del RGA que es formado por rocas induradas de origen volcánico.

Aunque GStars se define como un modelo unidimensional, su estructura es

representativa de modelos bi-dimensionales complejos, ya que permite el

análisis de transporte de sedimentos en un tramo entre dos secciones de

un cauce o canal. En el caso de la Actividad, el interés es estimar la

cantidad de sedimentos transportados por las crecientes de diferentes

frecuencias, y los posibles efectos de la extracción del material en los

segmentos del canal a ser afectado. Copia electrónica de GStars y su

manual de usuario se incluye como el Apéndice 3.


4.0 Colección y Análisis de Datos Adicionales

Se llevaron a cabo varias visitas al lugar de la Actividad como parte de la

investigación, con el propósito de recolectar datos sobre el tramo y del material

en el fondo del cauce. Los datos de la estación operada por el USGS

(50024950) se obtuvieron de la página en la Internet de dicha agencia federal

(http://pr.water.usgs.gov).

4.1 Datos de Campo

1. Durante la primera visita se llevó a cabo un reconocimiento del tramo

de la Actividad, incluyendo el lecho del RGA, y se determinaron los

lugares para definir las características hidráulicas de las secciones

transversales. El RGA posee un lecho de rocas volcánicas induradas

donde se acumulan grava, arenas y cienos con tamaños que van

desde 0.062 milímetros (mm) a 2 mm. En las Figuras 9 y 10 se

pueden observar algunos de los depósitos de arena y grava sobre el

lecho del RGA. Estos materiales son depositados en el tramo por las

crecientes periódicas que ocurren en el RGA. Los materiales son

transportados desde la parte alta de la cuenca del RGA al sur de

Utuado y en la zona de Adjuntas. En un tramo de aproximadamente

una cuarta parte del trecho de la Actividad, se pudo observar que el

material a un lado del cauce contiene mayor cantidad de sedimentos

finos.

2. Durante la segunda visita se tomaron muestras representativas del

material en tres lugares del cauce del RGA. Estos lugares se ubicaron

en la vecindad de las estaciones 1, 3 y 12, donde se hicieron

excavaciones a una profundidad de aproximadamente 1.5 metros para

obtener muestras de material. Las excavaciones se hicieron con una

pala, y se tomaron duplicados de cada muestra, asegurándose que las

mismas fueran representativas del material. Esto se logró integrando


verticalmente el material excavado antes de tomar la muestra Las

muestras fueron analizadas por la empresa GeoConsult (quienes

operan un laboratorio geotécnico) para análisis de particulado total,

incluyendo gravas, arenas, cienos y barros. Se utilizó un formulario de

custodia para asegurar la integridad de las muestras y su identificación

adecuada.


cerca de la secciones transversales 3 Y 22.



cerca de la secciones transversales 23 y 32.


3. En febrero del 2006, se definieron secciones transversales

representativas del trecho de la Actividad. Este trabajo de campo lo llevó

a cabo por el Agrimensor Ángel M. Otero-Pagán, Lic. Núm. 7190. Se

obtuvieron perfiles de 34 secciones en el trecho, incluyendo estimados de

la profundidad de los depósitos de arena y grava en segmentos del tramo

(Apéndice 1 y Figura 11).

4. Utilizando los datos de las secciones transversales obtenidas durante la

agrimensura, se definieron las pendientes del cauce y del nivel del agua

durante flujos bajos en el tramo desde el norte de Utuado hasta Dos

Bocas (Figura 3). Estos perfiles son necesarios para la calibración de

GStars.

Figura 11. Ubicación aproximada de las secciones transversales definidas

en el tramo de la Actividad en el RGA.

1

3

1

5

1

12 1 9

1

14 1

16 1

19 1

27 1 30 1

7

1

22 1


4.2 Análisis de los Datos de Campo y del USGS

1. Se recopilaron los datos de la estación operada por el USGS donde se

mide el flujo en el tramo propuesto para la Actividad (estación 50024950).

El flujo promedio diario varía desde un mínimo de 12 pies cúbicos por

segundo (pcs) hasta 18,000 pcs (Figura 12). Es importante notar la

frecuencia de crecientes anuales que ocurren en el RGA durante la época

de lluvia. Los datos más recientes del USGS indican que anualmente en

esta estación fluyen un promedio de 114,400 acres-pies de agua, lo que

es suficiente para llenar 8.7 veces el Embalse Dos Bocas. Este gran flujo,

que en ocasiones exhibe descargas instantáneas de hasta 76,400 pcs

(USGS, 2002, el 22 de septiembre de 1998), es la razón principal para la

gran cantidad de sedimentos que fluye hacia Dos Bocas.

Figura 12. Flujo promedio diario en la estación operada por el USGS en

el tramo del Río Grande de Arecibo donde se propone la

Actividad.


2. Como se indicara anteriormente, además de medir el flujo en la estación

50024950, el USGS toma muestras de agua diariamente y durante

crecientes para medir la cantidad de sedimentos en suspensión (SS).

a. El SS representa normalmente las partículas que tienen un tamaño

menor de 0.1 milímetros (mm), aunque el tamaño puede variar con

las condiciones de flujo, ya que partículas con tamaños hasta un

(1) mm pueden ser suspendidas temporalmente. En general, el SS

representa hasta el 80 % del material sólido transportado por un

río. El balance, formado por el material de tamaño mayor de 0.062

milímetros, representa el acarreo en el fondo (“bedload”, BL). La

proporción de BL depende de la granulación del material, lo que a

su vez varía con la geología de la cuenca que nutre el punto de

medir. La cuenca del RGA aguas arriba de Utuado y el tramo de la

Actividad se caracteriza por la presencia de las rocas intrusivas del

Batolito de Utuado, donde predomina la granodiorita y materiales

de cuarzo y arenisca. Esto causa que la mayor parte del material

erodado de la cuenca y transportado hacia el río sea suspendido

durante crecientes significativas. En esencia, durante crecientes

mayores, el fondo del cauce del río se “levanta” debido a la

velocidad del agua y es transportado de un punto a otro en el

cauce. Esto resulta en la acumulación de bancos de arena y grava

en diferentes puntos del cauce como se ilustra en las figuras en el

Apéndice 1.

b. Utilizando los datos de flujo promedio diario que se miden en la

estación, el USGS calcula el transporte de sedimento suspendido

diario y anual. Los datos existentes datan de 1998. La relación

entre el flujo de agua (Q) y el transporte de sedimentos

suspendidos (SS) en la estación indicada se ilustra en la Figura 13.


Figura 13. Relación entre el flujo de agua y la concentración de

sedimentos suspendidos en el tramo de la Actividad

en la estación 50024950 en el Río Grande de Arecibo.

1

10

100

1,000

10,000

100,000

10 100 1000 10000

MEAN DAILY STREAMFLOW, CUBIC FEET PER SECOND (CFS)

ME

AN

DA

ILY

SU

SP

EN

DE

D S

ED

IME

NT

CO

NC

EN

TR

AT

ION

, M

ILIG

RA

MS

PE

R L

ITE

R (

MG

/L)

Fuente: USGS Water Data Report for Puerto Rico, 1996-2004

3. La relación entre la descarga (Q) y la concentración de sedimentos

suspendidos (SS) es utilizada por el USGS para estimar la descarga

promedio diaria de SS en la estación 50024950 (Figura 14). Los datos en

la Figura 14 indican una variabilidad desde menos de una tonelada por

día, hasta un máximo de 768,000 ton/día durante la creciente de

septiembre 22 de 1998. Los datos en la Figura 14 también ilustran

descargas significativas de sedimento cada vez que ocurren crecientes en

el RGA, lo cual es a menudo durante las temporadas de lluvia en la

cuenca. Esto resulta en un transporte de sedimentos abundante en el

tramo de la Actividad, que ahora se descarga a Dos Bocas.


Figura 14. Descarga diaria de sedimentos suspendidos (SS) en la estación

50024950 en el RGA, ubicada en el tramo de la Actividad.

0

1

10

100

1,000

10,000

100,000

1,000,000

Ap

r-9

6

Oc

t-9

6

Ap

r-9

7

Oc

t-9

7

Ap

r-9

8

Oc

t-9

8

Ap

r-9

9

Oc

t-9

9

Ap

r-0

0

Oc

t-0

0

Ap

r-0

1

Oc

t-0

1

Ap

r-0

2

Oc

t-0

2

Ap

r-0

3

Oc

t-0

3

Ap

r-0

4

SU

SP

EN

DE

D S

ED

IME

NT

, T

ON

S P

ER

DA

Y

Fuente: USGS, 1996-2004

4. Los datos en la Figura 14 documentan en forma general que la mayor

parte de los sedimentos transportados por el RGA en el tramo de la

Actividad ocurren durante las múltiples crecientes de gran magnitud que

ocurren cada año. Como ejemplo extremo de esta condición, la Figura 15

ilustra la descarga de sedimentos suspendidos durante la creciente del 22

de septiembre de 1998, durante el huracán Georges. Como se indicara

anteriormente, la descarga de flujo pico estimada por el USGS para esta

creciente fue de aproximadamente 76,000 pcs. La descarga promedio de

sedimentos suspendidos durante el día de la creciente indicada fue de

768,000 toneladas. Esta cantidad de SS en ese día representa

aproximadamente el 70 % de la descarga total de SS medida por el

USGS durante el año-“agua” de octubre 1 de 1997 a septiembre 30 de

1998. Estas descargas de grandes cantidades de sedimentos durante

crecientes significativas ocurre en la mayor parte de las cuencas en la

Isla.


Figura 15. Descarga de sedimentos suspendidos en la estación

50024950 durante la creciente de septiembre 22 de 1998.

5. La determinación del transporte de sedimento del fondo (BL) se logra

mediante ecuaciones empíricas desarrolladas por investigadores a través

del tiempo. Las ecuaciones de Yang (2002) proveen la base de una serie

de métodos para estimar el BL. Estos datos del USGS permiten estimar

la cantidad de sedimentos que se transporta en el RGA por el tramo de la

Actividad y que eventualmente descarga al Embalse Dos Bocas. Como

se indicara anteriormente, existe un equilibrio dinámico en el transporte

de sedimentos en el tramo, desplazándose los sedimentos hacia el

embalse con cada creciente, que a su vez contribuye nuevas cargas de

materiales erosionados de la cuenca aguas arriba de Utuado. Aunque el

10

100

1,000

10,000

100,000

1,000,000

20-S

ep

21-S

ep

22-S

ep

23-S

ep

24-S

ep

25-S

ep

26-S

ep

27-S

ep

28-S

ep

DE

SC

AR

GA

DE

SE

DIM

EN

TO

S S

US

PE

ND

IDO

S,

TO

NE

LA

DA

S P

OR

DIA

(T

/D)


número de años de datos es solamente 7 (no se obtuvieron datos en el

año 1998-99), la disponibilidad de datos diarios y la variabilidad de flujos

para los cuales se obtuvieron muestras y análisis del sedimentos

suspendidos, provee una medida confiable de la cantidad de los

sedimentos suspendidos que fluyen hacia Dos Bocas. Sin embargo, los

datos del USGS no permiten estimar la descarga total de sedimentos

(suspendidos y arrastre), ya que no se llevan a cabo medidas del arrastre

(“bedload”). Aunque en la literatura existen datos y referencias que

pueden utilizarse para estimar el arrastre (Maddock, 1975), la

incertidumbre de estos estimados es variable (Tabla 2). Los factores que

afectan el arrastre en un cauce incluyen la pendiente del canal, la

velocidad del agua, y el tamaño del particulado. Estos parámetros se

entrelazan en la Ley de Stokes (V.T. Chow, 1962), que rige la suspensión

o precipitación de materiales en fluidos, tales como los sedimentos en el

agua.

Tabla 2. Clasificación de Maddock para estimar el arrastre (“bedload”)

de sedimentos en ríos.

Suspended sediment concentration

parts per million

River bed material

Suspended elements texture

Bedload discharge expressed as % of suspended sediment

discharge

less than 1000 sand similar to the river bed

25-150

less than 1000 gravel, rocks, hard clay

low sand content 5-12

1000 – 7500 sand similar to the river bed

10-35

1000 – 7500 gravel, rocks, hard clay

25% sand or less 5-12

more than 7500 sand similar to the river bed

5-15

more than 7500 gravel, rocks, hard clay

25% sand or less 2-8

Fuente: Maddock, 1975


6. Los cálculos de descargas anuales de sedimentos suspendidos (SS)

obtenidos por el USGS en la estación 50024950 para los siete (7) años de

1996-98 y 1999-2004 (la estación no operó de 1998-99), se resumen en

la Tabla 3. Estos datos se utilizaron para obtener un valor preliminar de la

descarga anual promedio de SS. Este valor resultó en una descarga

promedio anual de 440,240 toneladas/año. Existe una variabilidad de un

orden de magnitud entre el año de menor descarga (1996-97) y el de

mayor (1997-98). Además del año 1997-98, los años del 2001-02 y 2003-

04 exhiben valores que exceden significativamente el promedio anual. Es

lógico concluir que no existen datos suficientes para obtener un promedio

anual confiable.

Tabla 3. Descargas anuales de sedimentos suspendidos en la estación

50024950 operada por el USGS en el tramo de la Actividad.

Año

Sedimentos

Suspendidos

(SS), ton/año

% de

Arrastre

(BL)

Arrastre

(BL), ton/año

Sedimentos

Totales (TS),

ton/año

1996-1997 104,567 20 20,913 125,480

1997-1998 1,103,735 5 55,187 1,158,922

1999-2000 162,822 20 32,564 195,386

2000-2001 697,433 5 34,872 732,305

2001-2002 167,260 20 33,452 200,712

2002-2003 122,719 20 24,544 147,263

2003-2004 723,152 5 36,158 759,310

Fuente: USGS Water Data Reports 1998-2004

7. La Tabla 3 también resume los estimados de BL y TS para cada año

ilustrado. Los valores de arrastre (BL) se estimaron utilizando los datos

de descarga de SS diarios y los valores en la Tabla 2. En los años que

no ocurren crecientes significativas, la velocidad del agua en el canal del

RGA se mantiene laminar la mayor parte del tiempo, lo que resulta en

transportes menores de SS. En estos años, los BL representan hasta un


20 % de la descarga total (TS). En los años que ocurren crecientes

significativas, la alta velocidad del agua suspende esencialmente todos

los sedimentos en el fondo del cauce, por lo que los BL se estiman en un

5 % del TS. Usando estos estimados de contribuciones del BL, se

calcularon los valores de TS ilustrados en la Tabla 3. Aunque estos son

estimados aproximados, es obvio que las contribuciones del BL a la

descarga total de sedimentos (TS) no es significativa en años que ocurren

crecientes de gran magnitud. Como se indicara anteriormente, esto se

debe a que las altas velocidades en el canal suspenden esencialmente

todo el material disponible debido a su tamaño relativamente menor. El

promedio anual de TS para estos 7 años de datos es de

aproximadamente 474,200 ton/año, lo que es un promedio de

aproximadamente 34,000 ton/año mayor que los SS.

8. Los estudios de sedimentación de Dos Bocas llevados a cabo por el

USGS nos permiten cierta validación de los estimados en la Tabla 4. El

estudio más reciente de la sedimentación en Dos Bocas llevados a cabo

por el USGS (Soler, 2001) estima la tasa de sedimentación anual del

embalse en 277 acres-pies por año. Utilizando una gravedad específica

de 60 libras por pié cúbico para los sedimentos húmedos (V.T. Chow,

1962), esto resulta en una descarga promedio anual de aproximadamente

362,000 ton/año. Este valor incluye las contribuciones de sedimentos que

pudiera descargar Caonillas hacia Dos Bocas. El USGS estima la

eficiencia de retención de Caonillas en aproximadamente el 93 % de los

sedimentos que recibe de la cuenca (Soler, 2001). Esto implica que hasta

un 7 % de los sedimentos que se acumulan en Dos Bocas proviene de

esa cuenca. Esto permite estimar a la descarga neta de TS a Dos Bocas

provenientes del RGA, lo cual es de aproximadamente 337,000 ton/año

(93 % de 362,000). Al comparar este valor con el promedio de los TS

obtenidos de los datos en la Tabla 4, la diferencia entre ambos valores es

de aproximadamente 137,200 ton/año (474,200-337,000), lo que

representa una variación de aproximadamente el 30 %. Como se indicara


antes, el record de SS y TS en la estación 50024950 representado en la

Tabla 4 se basa en solamente siete (7) años de datos, en un período de

variabilidad de una orden de magnitud. Aún así, los valores obtenidos por

ambos métodos son razonablemente cercanos para los efectos de la

Actividad.

4.3 Aplicación y Calibración del Modelo GStars

Durante las últimas dos décadas se desarrollaron modelos matemáticos que

estiman el transporte total de sedimento (SS más BL). Estos modelos incluyen

códigos unidimensionales (Ej., HEC-6 del USCOE); códigos bi-dimensionales

(Ej. SAMWin, USCOE); códigos cuasi bi-dimensionales (GStars, BUREC); y

ecuaciones uni- y bi-dimensionales incluyendo las de Einstein (1957), Yang

(2002); Yang (2006), entre otros. Además, estos modelos pueden utilizarse para

estimar la posible socavación y erosión de los bancos del cauce, y su

contribución al transporte total (SS+BL) de sedimentos. Los modelos pueden

utilizarse para hacer proyecciones de posibles cambios en el canal de un río

para diversas condiciones. En el caso de extracción de materiales de un tramo

de un río, como se propone en la Actividad, los modelos pueden utilizarse para

estimar si van a ocurrir cambios en el canal. Esto es de gran importancia, pues

la erosión del fondo y socavación de los bancos de un tramo de un canal de un

río se puede manifestar aguas arriba o abajo del tramo afectado. Los modelos

matemáticos, tales como HEC-6 (COE), SAM (COE) y GStars (USBR), son las

más utilizados para estimar estos posibles cambios.

En el caso de la Actividad propuesta, se calibró el modelo GStars en varios


segmentos del tramo en el RGA propuesto para la extracción de materiales. El

término GStars se refiere a “Generalizad Sediment Transport for Alluvial Rivers”,

según definido por sus autores en el BUREC (Yang and Brinam, 2006). Las

características principales de GStars (Apéndice 3) son las siguientes:

4.3.1 Versión y Aplicabilidad de GStars: Se utilizó la versión GStars 1D,

V. 1.1, actualizada en febrero de 2006 (BUREC, 2006).

1. GStars es un modelo numérico diseñado para computar transporte

de sedimentos en ríos y canales con fondos permanentes o

móviles. En el caso del tramo de la Actividad en el RGA, el fondo

es fijo, con depósitos móviles de arena, grava y cienos.

2. Las capacidades de cómputos de GStars incluyen:

a. Flujos laminares o turbulentos.

b. Transporte de sedimentos en flujos laminares o

turbulentos.

c. Transporte de sedimentos agregados y no-agregados.

Utilización de hasta 16 ecuaciones para el cómputo de la

carga de sedimentos no-agregados, aplicables a una gran

gama de condiciones hidrológicas de campo.

d. Flexibilidad en la aplicación de coeficientes de rugosidad

variables (“n”) en una misma sección transversal.

e. Capacidad de estimar cambios en la sección transversal

debido a erosión y socavación del canal.

f. Capacidad de implantarse en tramos sin y con efluentes.


3. Aunque estas capacidades de GStars ofrecen flexibilidad extrema

y adaptabilidad para aplicarse al tramo de la Actividad, al igual que

todos los modelos matemáticos, incluye limitaciones que requieren

consideración por el analista que lleva a cabo la calibración del

modelo. Estas limitaciones incluyen:

a. No debe utilizarse en análisis donde efectos laterales

hagan necesario el uso de un modelo de dos o tres

dimensiones.

b. En zonas costaneras, donde el flujo no es uniforme,

segmentos de este pueden fluir en diferentes direcciones,

afectando el transporte y deposición de los sedimentos en

forma irregular. En el caso del tramo de la Actividad, esta

restricción no aplica, ya que el flujo está contenido en un

canal estrecho, particularmente durante crecientes con

intervalos de recurrencia de hasta 100 años (Figura 16).


Figura 16. Niveles aproximados de la inundación con intervalo de

recurrencia de 100 años en el tramo de la Actividad.

Fuente: JP, 2006

4. En forma semejante a todos los modelos matemáticos basados en

ecuaciones diferenciales, GStars calcula aproximaciones al mundo

real. En el caso del tramo del RGA donde se propone la Actividad,

existen datos de campo obtenidos por el USGS sobre la cantidad

de sedimentos suspendidos transportados durante flujos normales

y crecientes. Esto permite comparar los resultados de GStars con

los medidos por el USGS.

4.3.2 Calibración de GStars: La calibración de GStars incluyó el siguiente

procedimiento:

1. Entrada de los datos de elevación, ancho, y rugosidad (“n”) de 32


secciones transversales en el tramo del RGA donde se propone la

Actividad, y de los perfiles del canal y superficie del agua obtenidas

de la agrimensura de campo (Apéndice 1). Los valores de

rugosidad se estimaron durante las visitas de campo usándose un

promedio de 0.050 en el canal y en los bancos.

2. Entrada de los datos de flujo (Q) y elevación en la estación del

USGS 50024950 para inundaciones con intervalos de recurrencia

de 2, 10, 25, 50 y 100 años. Como se indicara anteriormente,

estas descargas fueron estimadas utilizando regresiones

matemáticas desarrolladas por el USGS. Estas descargas se

utilizan por GStars para calcular el transporte de sedimentos

durante crecientes de magnitud variada, permitiendo discernir

cuando ocurre la mayor parte del transporte de sedimentos. Las

ecuaciones utilizadas y los valores de descarga pico (Q) para cada

intervalo de recurrencia (RI) analizado (2, 5, 10, 25, 50, y 100

años) se resumen en la Tabla 4.

Tabla 4. Regresiones utilizadas para estimar los flujos picos para las

recurrencias de 2, 10, 25, 50, y 100 años en la estación 50024950.

DISCHARGE FORMULA

(Ramos-Ginés, USGS, 2002)

CONSTANT1

Drainage

Area (CDA),

square miles CONSTANT2

Depth to Rock

(DR), inches CONSTANT3

Mean

Annual

Rainfall

(MAR),

inches

CONSTANT

4

INSTANTANEOUS

DISCHARGE (Q),

CUBIC FEET PER

SECOND

Q2=19.9 CDA0.603

MAR0.852

19.9 65.6 0.603 0 0.000 85 0.852 10,922

Q10=3,880 CDA0.697

DR-0.470

MAR0.645

3,880 65.6 0.697 57 -0.869 85 0.584 28,585

Q25=24,940 CDA0.730

DR-1.25

MAR0.540

24,940 65.6 0.730 57 -1.250 85 0.540 37,177

Q50=72,220 CDA0.747

DR-1.48

MAR0.525

72,220 65.6 0.747 57 -1.480 85 0.525 42,671

Q100=180,000 CDA0.760

DR-1.68

MAR0.518

180,000 65.6 0.760 57 -1.680 85 0.518 48,494

Fuente: USGS WRI 99-4142


3. Entrada de los datos del tamaño del particulado del material en el

cauce del tramo de la Actividad, obtenidos de los análisis de las

muestras en la vecindad de las estaciones 1, 3 y 12 (Apéndice 2).

Los análisis demuestran que la mayor parte del material en las

muestras es arena y gravas (exceso de 80 por ciento, Figura 17).

4. Cálculo con GStars del transporte de sedimentos totales

(suspendidos más arrastre) entre las secciones 9, 9A, y 10, donde

ubica la estación hidrográfica operada por el USGS (estación

50024950, ubicada cerca de la sección 9A). En los cálculos se

utilizaron los datos de la geometría y pendiente de las secciones

transversales 9, 9A, y 10; datos de flujos picos (Q) para las

frecuencias de 2, 10, 25, 50, y 100 años en la estación operada por

el USGS; y datos del tamaño del particulado del fondo del cauce

en la vecindad de la sección 12, asumiéndose que son

representativos de la sección 9A. El perfil de la sección 9A se

derivó de los datos de las secciones 9 y 10, así como de aforos

(mediciones de flujo en el campo) llevados a cabo por el USGS en

la vecindad de la estación 50024950.

5. Desarrollo de una relación entre las descargas picos para las

frecuencias indicadas y las descargas de TS obtenidas con GStars.

Esta relación, conjuntamente con la curva de frecuencia de flujos

en la estación 50024950, se utilizó para estimar la descarga

promedio anual de TS en dicha estación.


6. Estimados generados con GStars de posibles cambios en el canal

del tramo de la Actividad luego de la extracción de hasta un (1)

metro del material depositado sobre las rocas que forman el fondo

del cauce.

Figura 17. Distribución del particulado en muestras del material de fondo

en las secciones transversales 1, 3 y 12 del tramo del cauce del

Río Grande de Arecibo propuesto para la Actividad.

Fuente: Geoconsult, 2006 (Muestras de las Secciones 1, 3 y 12 tomadas por ORAMA en Octubre de 2006,)


4.3.3 Resultados de la Calibración y Cómputos con GStars: Los

resultados de la calibración de GStars en la vecindad de la estación

50024950 fueron como sigue:

1. Las descargas promedios diarias de TS para las frecuencias de 1,

2, 10, 25, 50 y 100 años se resumen en la Tabla 5, donde también

se incluyen las descargas de flujo obtenidas de las regresiones en

la Tabla 4.

Tabla 5. Descargas de sedimentos totales (TS) estimadas con el

modelo GStars para frecuencias variadas en la sección 9A

del tramo del RGA donde se propone la Actividad.

2. Utilizando estos datos calculados con GStars, se desarrolló una

curva de transporte de sedimentos totales (TS) para la sección 9A

(Figura 18). Esta curva relaciona las descargas picos de flujo (Q) a

INTERVALO DE

RECURRENCIA,

años

DESCARGA DE

AGUA,

pies cúbicos por

segundo (pcs)

DESCARGA DE

SEDIMENTOS

TOTALES POR DIA

(TS), toneladas por

día (t/d)

<1 1 0

<1 30 1

<1 100 45

<1 1,000 260

1 9,820 4,829

2 10,922 7,000

10 17,000 30,780

25 28,585 68,200

50 42,671 315,200

100 48,494 379,500

>100 67,700 657,000


la descarga diaria de sedimentos totales (TS). La parte baja de la

curva se ajustó con valores de Q y TS obtenidos de la curva de

transporte desarrollada por el USGS. La incertidumbre de la parte

baja de la curva no es significativa debido a que la mayor parte de

los sedimentos se transportan durante las crecientes de gran

magnitud, como lo ilustran los datos de la Tabla 6.

Figura 18. Curva de transporte de sedimentos totales (TS) derivada con

GStars para la sección 9A del tramo de la Actividad.

0

1

10

100

1,000

10,000

100,000

1,000,000

1 10 100 1000 10000 100000

DESCARGA, PIES CUBICOS POR SEGUNDO (PCS)

SE

DIM

EN

TO

S T

OT

AL

ES

(T

S),

TO

NE

LA

DA

S

PO

R D

IA (

T/D

)

5. Los resultados en la Tabla 6, particularmente para la descarga


máxima de TS de 657,000 ton/d con una descarga de 67,700 pcs,

se aproxima a la descarga promedio diaria computada por el

USGS para la creciente del 22 de septiembre de 1998. Como se

indicara anteriormente en la Sección 4.2, 4., para la creciente de

ese día con una flujo pico de 76,000 pcs estimada por el USGS, se

calculó una descarga de SS de aproximadamente 768,000

toneladas. Análisis de la geometría de la sección 9A establecen

que para el pico de 67,000 pcs utilizado en la calibración de

GStars, la velocidad del agua era de aproximadamente 13.4 pies

por segundo (p/s). Esta velocidad suspendería todas las partículas

en el tramo del RGA evaluado, por lo que la contribución de

arrastre (BL) era insignificante durante esta creciente.

6. Utilizando la curva de transporte de TS derivada con GStars, se

procedió a estimar la descarga total promedio anual de TS en la

sección 9A. Este valor provee una aproximación de la cantidad de

TS que fluye por el tramo de la Actividad hacia el Embalse Dos

Bocas. Este estimado de TS generado con GStars puede

compararse con el estimado obtenido de TS obtenido en la

estación 50024950 operada por el USGS en la vecindad de la

sección 9A (ver sección 4.2.4). Estos cálculos se resumen en la

Tabla 6. La descarga promedio anual de TS derivada por este

procedimiento es de aproximadamente 457,600 toneladas por año.

Este valor compara muy favorablemente con el cálculo de TS


obtenido con los datos del USGS (ver sección 4.4.7), que fue de

474,400 toneladas por año.

Tabla 6. Estimados de la descarga de sedimentos totales (TS) obtenidos

con GSTars en la sección 9A del tramo de la Actividad en el RGA.

INTERVALO DE

RECURRENCIA,

años

DESCARGA DE

AGUA,

pies cúbicos por

segundo (pcs)

PORCIENTO DEL

TIEMPO

(DECIMAL) FLUJO

ES IGUALADO O

EXCEDIDO

DIAS EQUIVALENTES

DESCARGA DE

SEDIMENTOS

TOTALES POR DIA

(TS), toneladas por día

(t/d)

DESCARGA DE

SEDIMENTOS

TOTALES ANUALES

(TS), toneladas por

año (t/a)

<1 1 1 1 0 0

<1 30 1 7.7 1 8

<1 100 0.9 164 45 7,380

<1 1,000 0.8 189 260 49,140

1 9,820 0.7 1 4,829 4,829

2 10,922 0.6 0.84 7,000 5,880

10 17,000 0.3 0.7 30,780 21,546

25 28,585 0.08 0.56 68,200 38,192

50 42,671 0.04 0.42 315,200 132,384

100 48,494 0.02 0.28 379,500 106,260

>100 67,700 0.01 0.14 657,000 91,980

TOTAL TS 457,599

4.3.4 Evaluación de posibles impactos en el fondo del canal: El fondo

natural del canal del tramo del RGA donde se propone la Actividad no

sufriría cambios debido a la extracción propuesta, ya que dicho fondo

está formado por rocas que se afectan en forma mínima por las

escorrentías y el transporte de sedimentos. Aún así, utilizando a

GStars, se evaluaron posibles cambios en el fondo del canal donde

existen depósitos de gravas, arenas, y cienos sobre el fondo rocoso.

Las evaluaciones se llevaron a cabo en la vecindad de las secciones

transversales 9, 9A, y 10, en cuya vecindad se tomaron muestras para

analizar el tamaño de las partículas en el fondo del canal. Las


evaluaciones incluyeron las siguientes condiciones:

1. En condiciones de equilibrio se estimó el cambio en volumen en el

lecho del río para las crecientes de 5, 10, 25, 50 y 100 años (Tabla

5) en la estación USGS 024950 representada por la sección 9A

entre las secciones 9 y 10 obtenidas de los trabajos de

agrimensura.

2. Para cada recurrencia se desarrollaron las condiciones de contorno

para las corridas en las secciones 1 y 12.

3. Para la sección 12 la condición de contorno fue aguas arriba. En

ambas corridas la sección 9A se utilizó como punto de referencia.

3. Se simuló con GStars las condiciones del canal sin remoción o sin

alteración del lecho del río, y se tabuló el cambio en volumen para

cada recurrencia en las secciones 1, 9A y 12.

4. Luego de la simulación se corroboró el transporte de sedimento

con datos del USGS.

5. Se repitió este procedimiento, ahora restando un (1) metro (3.281

pies) a cada punto de agrimensura en las secciones indicadas,

correspondiente a una sección en el cauce del río con una

descarga de aproximadamente 174 pcs. La sección de

agrimensura y el nivel de agua en la misma proyectada a la

sección 9A se utilizó para verificar el dato de descarga. Lo mismo

se analizó con la sección 12.

6. Luego de restar la elevación de 3.281 pies, se editaron los datos


para cada sección y se procesaron con GSTAR utilizando la hoja

de trabajo (worksheet) denominada “Geometry” en el Apéndice 3.

Solo se restó esta cantidad a la parte inundada de agua y no a la

sección de agrimensura completa según en los planos de la

agrimensura.

7. Para cada intervalo recurrencia se desarrollaron las condiciones de

contorno para las corridas en las secciones 1 y 12.

a. Para la sección 1 la condición de contorno fue aguas abajo

de la sección calibrada, mientras que

b. para la sección 12 la condición de contorno fue aguas

arriba. En ambas la sección 9A se utilizó como punto de

referencia.

8. Los resultados de estas simulaciones se resumen en las Figura 19

y 20 para la sección 9A. Estas figuras comparan los niveles del

canal antes y después de la remoción de un metro (3.281 pies) de

material en dicha sección. Los datos ilustran una deposición

negativa (remoción) que aumenta con la magnitud del flujo.

a. El cambio en volumen en la sección 9A en condiciones de

equilibrio sin remoción de sedimentos en el lecho del río se

ilustra en la Figura 19. Las dos curvas en la parte superior de la

gráfica indican la remoción natural de sedimentos del lecho del

río (material): la primera de arriba hacia abajo es el cambio en

volumen de sedimento de forma acumulativa mientras que la


segunda curva es el cambio total en volumen en el lecho. Las

dos curvas en la parte inferior de la Figura 19 ilustran el cambio

neto en el volumen de sedimentos en el banco y el lecho del

río: la primera curva el cambio en forma acumulativa y la

segunda curva el cambio neto total. Estos cambios señalan a

que una porción significativa del total de transporte de

sedimento del río es reemplazada por el sedimento

acumulativo: por ejemplo, para una descarga de 9,750 pcs el

cambio acumulativo es de 13 pies cúbicos (p3), mientras que el

cambio en sedimentación neta es de solo 5 p3. La cantidad o

diferencia es transporte dinámico de sedimentos es utilizada

por GSTAR en secciones a 1,500 pies y 3,000 pies aguas abajo

de esta sección.




sección 9A en condiciones de equilibrio sin remoción de

sedimentos en el lecho del río.

-12,000

-10,000

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0

2,000

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000

FLUJO, PIES CUBICOS POR SEGUNDO

DE

PO

SIC

ION

DE

MA

TE

RIA

L, P

IES

CU

BIC

OS

Deposición de

sedimentos

Deposición

Neta

b. El cambio en volumen en la sección 9A cuando se remueve un

(1) metro (3.281 pies) de sedimentos del lecho del río se ilustra

en la Figura 20. Las dos curvas en la parte superior de la

gráfica indican la remoción natural de sedimentos del lecho del

río (material): la primera de arriba hacia abajo es el cambio en

volumen de sedimento de forma acumulativa mientras que la

segunda curva es el cambio total en volumen en el lecho. Las

dos curvas en la parte inferior indican el cambio neto en el


volumen de sedimento en el banco y el lecho del río: la tercera

curva de forma acumulativa y la cuarta curva la neta total.



sección 9A cuando se remueve un (1) metro ( 3.281 pies) de

sedimentos del lecho del río.

c. La interpretación de los resultados de ambas figuras permite

concluir que del total de transporte de sedimentos en el tramo

del RGA analizado, una porción significativa es reemplazada

por el sedimento acumulativo. Por ejemplo, para una descarga

de 9,750 pcs, el cambio acumulativo es de -273 p3, mientras

-10,000

-9,000

-8,000

-7,000

-6,000

-5,000

-4,000

-3,000

-2,000

-1,000

0

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000

FLUJO, PIES CUBICOS POR SEGUNDO

DE

PO

SIC

ION

DE

MA

TE

RIA

LE

S,

EN

PIE

S C

UB

ICO

S..

Deposición de

Sedimentos

Deposición

Neta


que el cambio en sedimentación neta es de solo -291 p3. La

cantidad o diferencia es transporte dinámico de sedimentos es

utilizada por GSTAR en secciones a 1,500 p y 3,000 pies aguas

abajo de esta sección. Al comparar ambas curvas en la Figura

18, se concluye que el cambio en volumen es acelerado por el

efecto de ahondar el cauce, pero el cambio neto en el volumen

de sedimentos proviene mayormente del banco del río y no del

lecho del río. Este banco a ser afectado es formado por los

depósitos de grava, arena y cienos transportados de forma

significativa durante eventos con recurrencia mayor de 10 años.


5.0 Análisis de los Resultados

Los análisis de datos existentes y la calibración de GStars permitieron obtener

dos estimados independientes de la cantidad de sedimentos que transporta el

RGA en el tramo propuesto para la Actividad.

5.1 Resultados de los Datos de la Estación del USGS: Los datos de

flujo y concentración de sedimentos suspendidos (SS) obtenidos por

el USGS en la estación 50024950 (ubicada en el tramo de la

Actividad) permiten obtener un estimado de la descarga promedio

anual de sedimentos totales (TS) descargada hacia el Embalse Dos

Bocas.

1. El promedio anual de SS es de aproximadamente 440,200

ton/año, en base a siete (7) años de datos de descargas

promedios diarias de sedimentos.

2. Utilizando los datos de granulometría de los sedimentos en el

cauce del tramo, y los valores empíricos de Maddock (1975) se

estimó que el arrastre (“bedload”, BL) es aproximadamente el

20 % del total de sedimentos descargados hacia Dos Bocas.

La naturaleza del material en el cauce y las altas velocidades

durante crecientes permite que la mayor parte de las partículas

se suspendan en la columna de agua (el 80 % tiene un

diámetro menor de 2 mm (Figura 17), y los datos de la Figura

13 confirman concentraciones de sedimentos suspendidos de

hasta 10,000 miligramos por litro (mg/L) durante crecientes).

Utilizando estos datos y las guías de Maddock, se asume el

porciento indicado (20 %), lo que resulta en un promedio anual

de BL de 34,000 ton/año.

3. La cantidad total promedio de sedimentos (TS) descargadas

anualmente a Dos Bocas desde el tramo de la Actividad es

entonces de aproximadamente 474,200 ton/año.


4. Los datos de la estación del USGS establecen que para

crecientes de gran magnitud (como la del 22 de septiembre de

1998), la descarga promedio diaria de sedimentos suspendidos

(SS) puede alcanzar hasta 678,000 toneladas (Figura 15). Los

sedimentos transportados por esta creciente representaron el

70 % de la descarga anual del RGA hacia el Embalse Dos

Bocas.

5.2 Estimados Obtenidos con GStars: El análisis numérico con GStars

y las descargas de flujos para los intervalos de recurrencia indicados

en la Tabla 5 permiten concluir lo siguiente:

1. La descarga anual promedio de sedimentos totales (TS) es de

aproximadamente 457,600 ton/año. Este valor compara

favorablemente con los estimados de 474,200 ton/año de TS

calculados de los datos de la estación hidrográfica 50024950

operada por el USGS.

2. La remoción de un metro de materiales del fondo del canal del

RGA en el tramo propuesto para la Actividad no resultará en

socavación de dicho canal o sus bancos, debido a que están

formados de rocas induradas volcánicas. Aún así, simulaciones

con GStars en la sección 9A (cercana a la estación del USGS),

demuestran que la remoción neta de materiales para crecientes

de diferentes magnitudes no aumenta significativamente.


6.0 Conclusiones y Recomendaciones

Los datos y análisis llevados a cabo permiten concluir lo siguiente:

1. En la zona de la Actividad, el RGA mantiene un cauce estable debido a la

naturaleza de las rocas de origen volcánico induradas que forman su lecho.

El material transportado por el río desde la parte superior de la cuenca al sur

de Utuado y hacia Adjuntas, se acumula en el fondo del cauce en “bancos”

de arena de espesor variado. Cada creciente relocaliza una fracción no

determinada del material hacia puntos cada vez más aguas abajo, hasta

eventualmente descargar los sedimentos al Embalse Dos Bocas. Existe un

equilibrio dinámico de deposición y remoción de sedimentos en el tramo de la

Actividad, que al presente fluyen hacia el Embalse Dos Bocas, acelerando su

sedimentación.

2. Aproximadamente un promedio de 474,200 toneladas de sedimentos totales

(TS) fluyen por el tramo de la Actividad anualmente, según derivado de los

datos obtenidos de la estación hidrográfica 50024950 operada por el USGS

en el tramo de la Actividad (entre las secciones 9 y 10). En años individuales

desde 1996 al 2004, la descarga de TS hacia el Embalse Dos Bocas varió

desde un mínimo de 125,480 toneladas en 1996-97 hasta diez veces ese

total en 1997-98 (1,158,900 toneladas). Los datos de SS obtenidos por el

USGS fueron ajustados con estimados de arrastre (BL) para obtener el TS,

utilizando información empírica de canales similares generados por otros

investigadores.

3. La descarga total de sedimentos (TS) que fluye por el tramo de la Actividad

hacia Dos Bocas también fue estimada utilizando el modelo GStars, acoplado

a crecientes con intervalos de recurrencia de magnitud variada y los datos de

flujo medidos por el USGS en la estación 5002450. Este valor de TS anual

estimado con GStars fue de 457,600, lo que compara favorablemente con el

valor obtenido con los datos del USGS.

4. La propuesta extracción por ORAMA de hasta 800 metros cúbicos de


material del tramo de la Actividad se supliría de los sedimentos que discurren

por el tramo. Esta cantidad de material es equivalente a 128,000 toneladas

anuales, la cual se podría suplir del material transportado la mayor parte de

los años (Tabla 4). En años de sequías severas, cuando el transporte de

sedimentos en el tramo de la Actividad se reduce, la acumulación de material

de años anteriores supliría cualquier déficit del año de sequía.

5. GStars fue también utilizado para simular los efectos potenciales de las

extracción de hasta un (1) metro de materiales del cauce del RGA en el

tramo de la Actividad propuesta. Los resultados de dicha simulación para

crecientes de diferentes magnitudes establecen que la remoción del material

propuesto no induce cambios significativos en el canal del cauce del RGA.

Las siguientes recomendaciones se derivan del análisis y resultados:

1. Es viable y altamente recomendable autorizar la extracción de materiales del

cauce del RGA aguas arriba del Embalse Dos Bocas. La extracción

propuesta por ORAMA reduciría la cantidad de sedimentos totales (TS) que

descargan hacia el embalse en aproximadamente el 25 % de la tasa actual.

Esto redundaría en alargar la vida útil de este importante embalse. El

impacto económico beneficioso de reducir la tasa de sedimentación de Dos

Bocas representará economías cuantiosas al Gobierno Central de Puerto

Rico.

2. La extracción debe limitarse a los bancos de arena depositados en el tramo

propuesto por ORAMA, sin extenderse a los bancos naturales fuera de los

niveles de las inundaciones con frecuencia de 10 a 25 años. De este modo,

se removerá solamente el material depositado periódicamente sin afectar la

estabilidad de los bancos más elevados ni la vegetación de los mismos.

3. Luego del primer año de extracciones, una vez se disponga de datos

adicionales de flujo de agua y transporte de sedimentos en la estación

operada por el USGS, debe revisarse si es posible continuar con la tasa de

extracción solicitada. En años de mucha lluvia y escorrentía abundante, la


tasa de extracción propuesta puede mantenerse sin cambios.

4. Durante la operación normal de extracción se recomienda el uso de palas

mecánicas que disminuyan el escape de agua al levantarla. De esta forma

se disminuirá la suspensión de sedimentos finos.

7.0 Limitaciones del Estudio

El presente trabajo ha sido realizado utilizando prácticas ampliamente aceptadas

en la ingeniería. Los cálculos de transporte de sedimentos suspendidos (SS)

utilizando los datos del USGS se basan en medidas de campo de flujos y

análisis de muestras de SS, relacionados matemáticamente por dicha agencia.

Los estimados del arrastre (BL) en los cómputos de sedimentos totales (TS) se

definieron de estimados empíricos. En vista de que la mayor parte de los

sedimentos en el RGA son transportados durante crecientes en las cuales la

mayor parte del material se suspende debido a las altas velocidades del flujo,

errores potenciales en los estimados de BL no afectan significativamente los

cálculos de TS usando los datos de SS del USGS.

Los modelos de transporte de sedimentos son mayormente empíricos y solo son

recomendables para utilizarse en condiciones similares a aquellas para las

cuales fueron desarrolladas o hayan sido probados. GStars representa el

modelo más reciente y sofisticado desarrollado por el USBR en el 2006 para

condiciones similares a las del tramo del RGA donde ORAMA propone la

Actividad. Las regresiones matemáticas para estimar los flujos picos (Q) para

las crecientes utilizadas en los cómputos con GStars fueron desarrolladas por el

USGS mediante análisis estadísticos de los mejores datos disponibles al

momento de su desarrollo. Los errores potenciales de estas regresiones son

comparables a los que ocurren cuando los picos de descarga se generan de

otros modelos matemáticos tales como HEC-RAS.


8.0 Bibliografía

Briggs, R.P. and J.P. Akers, 1965: “Hydrogeologic map of Puerto Rico and

adjacent islands. U.S. Geological Survey Hydrol. Inv. Atlas HA-197”. San Juan,

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channel flows. USDA Tech. Bull. 1026. Washington DC.

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Huang, J.V., and Breinam, B., 2006, “User’s Manual for GStars 1D, V. 1.1”: US

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V. T. Chow, “Open Channel Hydraulics”, McGraw Hill Co., New York, 1959.

U.S. Army Corps of Engineers, 1996, “ASCE Technical Engineering and Design

Guides, River Hydraulics, No. 18”, New York, NY.

9.0 Apéndices

1. Manual Instrucciones GStars

2. Código de GStars

3. Índice de Archivos de la Calibración de GStars y Archivos

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